Masini cu principiu de functionare volumicTransferul lichidului de face prin modificarea volumelor de lucru in masina cu variatia presiunii.

Masinile se clasifica in :

Masini volumice cu piston

Masini volumice cu pistonase (axiale sau radiale)

Masini volumice cu roti dintate

Masini volumice cu suruburi

Maini volumice cu lamele

Masini volumice cu membrane

Masini volumice cu lichid

Masini volumice cu lobiMasinile se clasifica dupa:

a)Modul in care se realizeaza distributia: Supape comandate pe baza presiunii din camera de lucru

Supape comandate prin legatura cinematice cu axul masinii

Sisteme de distributie speciala

b)Masini in care are loc conversia energetica:

Ca generatoare: pompe si compresoare

Ca motoare: motoare hidraulice si motoare pneumatic e

Masinile pot fi reversibile in sensul debitarii si al sensului.Debitul teoretic depinde de marimea volumelor de lucru si cinematic antrenarii pompei . Daca puterea de antrenare a pompei actioneaza astfel incit cinematica masinii de lucru este constanta, presiunea realizata de masina va depinde numai de sarcina instalatiei la care se cupleaza masina, debitul theoretic in instalatie nedepinzind de presiune.Debitul va fi : Q=vn [l/min] ec1 v-cilindreea pompei

In care este produs mechanic , volumic si hydraulic

Sarcina H in cazul pompelor volumice folosita doar la calculul de dimensionare a elementelor constructive .

Sarcina unei pompe in instalatie este:

H=(v-v)/2+ p-p+g(z-z)+hPe instalatie vitezele sunt mici in comparatie cu p-p, si care depaseste valoarea geodezica gz(z-z),termenii I ,III,si IV, din membrul drept al ecutiei se pot neglija.In aceste ipoteze pompa volumica trebuie sa realizeze o sarcina :

H=p-p (aprox)

Notarea generala este p sau p.

Caracteristici functionale ale pompelorIdeia de baza este asa cum se observa in ec 1 debitul Q variaza liniar cu turatia n .

Intersectia dintre plane R si P este o dreapta paralele cu oH.

Q functie de H

Debitul se micsoreaza cu cresterea presiunii de functionare Q(H). Viteza de trecere a debitului pierdut dinspre refulare spre aspiratie notat cu Q(H) variaza cu radacina patrata a diferentei de presiune , conducind la o variatie de acelasi fel a debitului .Deoarece la pompele volumice presiunea poate creste substantial functionarea se face pe by-pass , zona 3-4, pina la valoarea H max b.La turatii mari debitul de pompa este mai mare .Mentinerea debitului pompat la o valoare constanta indiferent de valoarea inaltimii de pompare este o propietate a pompelor volumice, in special in cazul in care viscozitatea fluidului se modifica datorita variatiei temperaturii de lucru . De obicei apare si variatia randamentului functie de sarcina ptr n=ct si valoarea puterii .Randamentul este mare pe o plaja mare de sarcini . randamentul are valori mici la mersul in gol , si la sarcini mari unde randamentul volumic scade mult. Puterea absorbita creste cu cresterea sarcinii.

Pompe cu piston Contructie si principii de functionare : miscarea fluidului se face prin miscarea alternativa a unui piston , a carui sens se schimba rezultind o miscare pulsatorie (la capete cursei viteza este zero, existind puncte moarte) .Avantaje:

Presiuni de refulare mari Presiunea de refulare nu depinde de viteza pistonului

Randament bun

Sunt autoamorsabile

Dezavantaje:

Debit relativ mic

Constructie complicata

Pompele cu piston pot fi :

Cu un piston ,doua sau trei pistoane

Cu simplu efect(o fata), dublu efect (doua fete),diferentiale(cu simplu efect de aspiratie , dublu efect de refulare, sau invers)

Un ciclu de functionare are doua faze, prima faza de crestere a volumului de lucru si aspiratie , a doua cu micsorarea volumului si refuare.

Neuniformitatea debitarii are ca o consecinta vibratii in functionare , drept care se folosesc acumulatoare , montate pe refularea pompelor cu o fata de lucru . Se face refularea in instalatie atit la cursa ascendenta cit si la cea descendenta (comprimare) a pistonului.

Performante: presiuni peste 200 bar, asigura aspiratie uscata, manipuleaza lichide calde sau reci , viscozitatea mare , pot exista suspenii mecanice. Viteze de lucru limitate 40-80rot/min.-Neuniformitatea debitarii: Stabilirea criteriului dupa care se determina valoarea neuniformitatii.Considerind :v-viteza pistonului

- viteza unghiulara de rotatie

s cursa pistonului

F- suprafata pistonului

n-turatia la antrenare a manivelei

Jumatate din interval este cursa pistonului (cu o fata) , iar pe perioada 2 avem o valoare maxima a debitului si o valoare medie rezultata din integrarea curbei debitului pe intervalul 2.Gradul de neuniformitate reprezinta raportul:

=qmax /qmed =

Pentru pompele cu doua fete =1,57, iar pentru trei fete active =1,47, iar la patru fete active =1,11

Teoria se aplica si la pompele cu pistonase radiale sau axiale.

-Acumulatoare hidraulice : Au ca scop amortizarea pulsatiilor prin amplasarea pe refulare si uneori si pe aspiratie. Pe linga acest scop realizeaza si alte functii .Constructiv pot fi cu greutate pe masa de fluid , resort , gaz (fluide comunicante sau necomunicante prin piston , membrana, camera elastica.

Functionarea are la baza legea Boyle- Mariotte: pV=ct ,la t=ctGazul folosit este azotul , a nu se folosi aer sau oxigen (pericol de explozie)

Inainte de punerea in functiune acumulatoarele se umplu la presiunea indicata de fabricant. Culoarea buteliilor de azot este neagra.

Scopul lor este:

Ca sursa auxiliara de energie; Ca amortizor de pulsatii; Pentru amortizarea loviturilor de berbec; Pentru mentinerea presiunii.

Pompe volumice cu pistonase axiale

Constructie si principiu de functionare : Pompa se compune dintr-un bloc al cilindrilor in care sunt amplasate pistonase radiale si un disc pe care sunt fixate la unul din capete tijele pistonaselor prin articulatii sferice . Exista trei mari grupe de pompe :

Pompe cu bloc inclinat, pompe cu disc inclinat si pompe cu disc fulant.

Din punct de vedere al debitului pot fi cu debit constant si variabil.

Performanta : Se obtin debite pina la 800l/min, puterea specifica 4-5 kw/kg ,la turatii cuprine intre 1000-4500 rot/min.Neuniformitate : debitul refulat este pulsatoriu , o functie periodica de (unghiul de rotatie in planul discului al centrului articulatiei bielei in disc. Determinarea pulsatiilor se face reprezentarea a z sinusoide (z), defazate cu /z. Pentru fiecare valoare a lui se insumeaza ordonatele obtinindu-se graficul de variatie al debitarii. Gradul de neuniformitate al pompelor cu z=5 si z=6 este 1,018 si 1,061.

Pompe cu lobi

Pompe volumice cu pistonase radiale

Constructie si principiu : la acest tip de pompe pozitia pistonaselor in blocul cilindrilor este radiala , variatia volumelor de lucru se ralizeaza datorita pozitiei excentrice a axului conducator.Alimentarea se poate face iterior sau exterior. Distributia se face cu ajutorul distribuitorului care este fix, pe directia punctelor moarte ale pistonaselor. Latimea sa este mai mare decit latimea canalelor de legatura ale pistonaselor cu galeria de aspiratie .

Performanta: Pompele au puteri mari (pina la 3000 kW), debite de pina la 8000 l/min si presiuni de 200-300 bari.

. Compresoare rotative (swing). Cu lamela culisanta n stator

Figura 1.10.Schema compresorului rotativ cu lamela culisanta n stator1 - cilindru;2 - piston rotativ;3 - arbore cotit;4 - canal de aspiratie vapori;5 - supapa refulare;6 - lamela culisanta n stator;7 - arc pentru lamela;e - excentricitate ntre axul arborelui si axul cilindrului.Pistonul este montat pe arborele excentric si are o miscare de rostogolire n cilindru, lamela separnd spatiul de aspiratie de cel de comprimare. Compresorul nu are supapa de aspiratie, ci o galerie de aspiratie dar are supapa de refulare.Compresorul este caracterizat prin vibratii reduse, o ungere simpla, lipsa de racire a compresorului si de ungere n interior. Performantele compresorului sunt crescute si din cauza transferului de caldura spre vaporii aspirati si scaparilor reduse de gaz prin neetanseitati. Tolerantele ntre piston si cilindru sunt foarte reduse.

Aceste compresoare se folosesc la frigidere casnice si aparatele de aer conditionat cu puteri frigorifice pna la 5 kW.n tabloul de mai jos se indica unele caracteristici constructive pentru un asemenea compresor rotativ utilizat ntr-un aparat de climatizare split si pompe mici de caldura.- turatia compresorului: 3450rot./min.;- agent frigorific: R22;- temperatura de condensare: 550C;- temperatura de vaporizare: 70C;-putere frigorifica: 3,5kW;-coeficient de performanta: 3,22;- putere consumata de compresor: 1090W.Compresoare de acest tip de puteri mari au fost construite de firma Escher-Wyss sub denumirea de "RotascoCompresoare celulare, cu lamele culisante n rotorn figura 4.11 se prezinta schema unui asemenea compresor.

Figura 1.11.Compresorul rotativ celular (cu lamele culisante n rotor)cilindru (stator);rotor (piston rotativ);lamele culisante;galerie aspiratie vapori;supape refulare;n acest compresor pistonul 2 este montat excentric fata de axa cilindrului si este tangent la aceasta. Spatiile de vapori ce se comprima prin reducerea volumului sunt separate prin lamele ce culiseaza n rotor sub influenta fortei centrifuge. Numarul lamelelor culisante n rotor sunt cuprinse ntre 2 si 8. Supapele pot sa lipseasca. n anumite constructii sunt prevazute supape de refulare pentru a prentmpina rotatia inversa si colectarea de ulei n timpul opririi. Aceste compresoare se utilizeaza drept compresoare "booster" n instalatiile n mai multe trepte. Rapoartele de comprimare ajung la valori desi diferentele de presiune ntre. Aceste compresoare sunt foarte bine echilibrate si necesita spatii de montaj mai reduse dect cele cu piston cu miscare rectilinie alternativa. Compresoarele cu puteri ntrelucreaza ntr-o singura treapta, la temperaturi de saturatie ntresi la temperaturi de condensare pna la. Drept compresor booster se aplica la temperaturi sub. Agentii frigorifici uzuali sunt: R22, R404a, R717.Pompe cu surub (screw)Pompele cu surub prezinta numeroase avantaje:

Presiuni mari de refulare

Functionare fara cavitatie la turatii inalte

Sigure in functionare si usor de intretinut

Variatiile de presiune pe conducta de refulare sunt mici

Functionare silentioasa

Dezavantaje:

Sensibile la impuritati in fluide

Tehnologia de executie complicata

Principiul de functionare se bazeaza pe rotirea surubului in carcasa si transportul fluidului in spatiul creat intre rotor si stator. Pompele se construiesc cu doua pina la cinci suruburi.

Suruburile sunt unul cu pas dreapta, celalalt cu pas stinga. Evident lungimea surubului trebuie sa fie mai mare decit pasul surubului. Unul din suruburi este conducator, celalalt condus. Dupa prima umplere cu lichid pompa este autoamorsabila.

Sunt des intilnite pompele cu un singur surub la care miscarea surubului este generata de pozitia excentrica. Cuplarea dintre motor si rotorul melcat se face cu ajutorul unui cardan .

Performanta: Randamentul pompelor poate ajunge pina la 0.6. Ating de obicei presiuni de pina la 300 bar si debite intre 50 si 1500 l min la turatii de 1500 pina la 3000 rot/min.

Se utilizeaza la bordul navei la circulatia uleiului in instalatiile motorului principal, la transferul combustibilului de alimentare , tranferul lichidelor ptr actionari.

Lungimea surubului este cuprinsa intre 1,5 8 h ,(pasul surubului ), la presiuni de 15-200 bar. Aceasta e necesara pentru a inchide volumele de lucru , (aspiratia nu comunica cu refularea).

Compresoare cu surub, cu doua rotoare (Twin-screw compressors)Aceste compresoare au fost realizate n 1934 de Alf J.R. Lysholn la Societatea Ljungstrom-Dampfturbinen si construite la nceput de firma suedeza Svenska Rotor Maskiner A.B. Compresoarele cu surub sunt destinate realizarii de puteri frigorifice de la 70 kW la 4600 kW.

Acest compresor consta n doua rotoare cu profil elicoidal, unul principal (tata) si altul secundar (mama), primul antrennd pe cel de al doilea, cu o galerie de aspiratie si alta de refulare. n figura 12 se prezinta schema de principiu a compresorului si procesul de comprimare. Combinatia de dinti ntre cele doua rotoare este 4 la rotorul principal, 6 la rotorul secundar, 5+6, 5+7. La 4 dinti la rotorul principal de exemplu, acesta se roteste cu 3600 rot./min.; rotorul secundar cu 6 dinti se va roti cu 2400 rot./min. Rotorul secundar poate fi rotit de un cuplaj cu roti dintate cu sincronizare sau direct pe rotorul principal cu un filtru subtire de ulei de ungere.

a).

b).Figura 1.12.Compresorul cu surub cu doua rotoareCompresor cu surub, cu un singur rotor (single-screww compressor)Aceste compresoare au aparut sub licenta Zimmern si realizate pentru nceput de firma Grasso-Stacon B.V.

Aceste compresoare se utilizeaza pentru producerea de frig si de aer conditionat si realizeaza rapoartele de comprimare pestentr-o treapta si puteri frigorifice cuprinse ntre.

Compresorul mono-surub consta dintr-un rotor cilindric elicoidal si o pereche de roti dintate. Rotile dintate sunt identice, de forma globoida.

Procesul de compresie a compresorului se poate divide n trei faze: aspiratia, compresia si evacuara, conform figurii 4.15.

Figura 1.15.Compresor cu surub cu un singur rotor

Aspiratia.n timpul rotatiei rotorului principal, un canal dintre dintii elicoidali si camera de aspiratie se umple treptat cu vapori. Dintii rotilor dintate ce intra n canalul rotorului principal actioneaza ca un piston ce aspira vapori.

Compresia.La rotirea rotorului canalul acestuia antreneaza un dinte al rotii si este apoi acoperit cu vapori n spatiul din jurul rotorului si carcasa. n continuare volumul scade si se produce compresia.

Evacuarea.Atunci cnd canalul rotorului ajunge n dreptul deschiderii se produce evacuarea vaporilor, pna la reducerea la zero a volumului. n figura 4.16 se prezinta doua vederi ale configuratiei rotorului principal, roti dintate si spatii de aspiratie si refulare.

Figura 1.16.Schema configuratiei ansamblului de compresie la mono-surub

Schema configuratiei ansamblului de compresie la mono-surub.

Este de subliniat ca lagarele rotorului sunt solicitate simetric din cauza unui egalizator de presiune n rotor.

Pompe cu roti dintate

Constructie si principiu : sunt formate din doua elemente de baza, cele doua pinioane , unul conducator , celalalt condus . Admit turatii inalte. Se impart in functie de :

Modul de angrenare : exterioara si interioara

Numarul de roti angrenate simultan : cu doua rotoare si cu mai multe rotoare

Presiune :p